《化学1-专题4-》解读-(硫、氮与可持续发展)

高中化学学科教学指导意见解读（四）魏樟庆（乐清中学）[e-mail]0577-6206617713706771117专题4硫、氮和可持续发展一、课程标准中本专题内容的解读内容标准活动与建议高中化学1.通过物质的组成和性质对物质进行分类。4.知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离，能通过实验事实认识离子反应及其发生的条件，了解常见离子的检验方法。5.根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子转移，举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应6.通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其化合物的主要性质；认识其在生产中的作用和对生态环境的影响。⑦查阅资料讨论：减少向大气中排放氮氧化物、二氧化硫的措施。⑧讨论：自然界碳、氮循环对维持生态平衡的作用。主题3常见无机物及其应用1．课程标准为什么要将物质的分类、离子反应和氧化还原反应放在“常见无机物及其应用”同一主题中？元素化合物元素观物质分类观氧化还原反应离子反应原理单质氧化物氧化物对应水化物氢化物盐类学习视角2.课程标准的内容特点苏教版《化学1》专题2、专题3：工业制法→物质性质→STS联系专题4：社会问题→物质性质→生产生活中应用课程标准中对元素化合物的处理，突破了传统的物质中心模式，不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究物质，而是从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。从生活走进化学，从化学走向社会3.课程标准与原教学大纲的不同不再分“律前元素”和“律后元素”；不再“跑族”；从“生活走进化学，从化学走向社会”；“从自然走进化学，从化学走向应用”；从单一的物质中心模式到多样化的学习模式；强调“元素观”、“分类观”、“转化观”二、对本专题知识体系的解读两条主线并进核心知识主线STS主线社会问题物质性质应用硫酸型酸雨氮氧化物污染二氧化硫硫酸硫酸盐氮氧化物硝酸氨铵盐生产和生活等领域的应用本专题教材编写思路本专题核心知识元素化合物知识从海水中获得化学物质从矿物到基础材料硫、氮与可持续发展背景元素具体物质氯、钠铝、铁、铜硅硫、氮硫、二氧化硫、三氧化硫、亚硫酸、浓硫酸、硫酸盐氮气、一氧化氮、二氧化氮、氨、铵盐、硝酸本专题切入点：空气资源的利用与环境保护三套必修教材中关于硫、氮元素及化合物内容的处理“二氧化硫的性质和应用”知识体系二氧化硫酸性氧化的通性（物质类别的角度）中间价态（氧化还原的角度）特殊性（漂白性、毒性）对环境的污染——酸雨硫酸型酸雨的形成酸雨的危害酸雨的防治物理性质“硫酸的制备和性质”知识体系硫酸FeS2（或S）SO2SO3稀硫酸的通性浓硫酸的特性吸水性脱水性氧化性工业制硫酸的原理硫酸的性质及应用“硫及其化合物之间的相互转化”知识体系Na2SO4H2SO4BaSO4SO3SO2SH2SFeSHgSH2SO3Na2SO3不同价态硫元素之间的转化6402SSSS“氮氧化合物的产生及转化”知识体系①雷电（自然固氮）NONO2HNO3空气中N2②化工、汽车尾气雷雨发庄稼光化学烟雾“氮肥的生产和使用”知识体系空气中N2NH3溶解性NH4+弱碱性氯化铵的热分解铵盐与碱反应空气合成氨的意义铵态氮肥使用性质探究铵态氮肥“硝酸”知识体系NH3NONO2HNO3物理性质不稳定性、强酸性强氧化性（浓、稀硝酸与铜反应，浓硝酸与炭反应，钝化）硝酸工业制法硝酸的性质及应用三、教学指导意见的说明——本专题深广度的把握1.单质硫没有专门成节学习，而是分散在本单元中硫元素在自然界中的存在形态，单质硫的颜色状态、硫与金属（主要是汞）和非金属（主要是氧气）反应属于基本要求，从硫的非金属性和硫元素的化合价认识单质硫的化学性质。硫与其他金属（如Na、Fe、Cu）的反应，硫与其他非金属（如H2）反应不是基本要求，属于发展要求。硫与碱溶液反应不作要求。2．“二氧化硫性质与作用”与原人教版内容相近酸性氧化物的通性：从物质分类的角度认识二氧化硫的化学性质，知道二氧化硫与水、碱性氧化物（如CaO）和碱[如Ca(OH)2]等反应。还原性和氧化性：从硫元素化合价认识二氧化硫的氧化性和还原性，其中还原性仅限于SO2（或H2SO3）与过氧化氢、氯水或溴水的反应；与酸性高锰酸钾溶液的反应不是基本要求。氧化性只要求学生知道这是中间价态的特点，不要例举某些反应（如与硫化氢的反应）。二版教材中原“拓展视野”栏目中燃煤烟气脱硫，现改为“资料卡”，为酸雨的防治提供信息资料（改为基本要求）。“调查研究”栏目中内容可以作为研究性学习的课题。3．硫酸的制备和性质硫酸的制备重点是让学生形成不同价态的硫元素的转化，知道理论上的化学反应与实际工业生产的不同，而不是工业问题的本身。硫酸制备的流程图可以看成是一个背景材料，目的是：①不同价态硫元素的转化S（FeS2）→SO2→SO3→H2SO4；②理论上的化学反应与实际工业生产不同这样的事实。基本要求是三个主要设备中所对应的三个反应原理。发展要求还可以讨论流程中的“净化”、“热交换器”、“储酸槽”等问题。《化学与技术》模块中详细学习。硫铁矿在沸腾炉中燃烧生成二氧化硫的反应方程式不要求学生掌握配平方法，但要求知道铁、硫元素的价态，以及被氧化的事实。4．硫和含硫化合物的相互转化发展要求“形成硫及其化合物相互转化的知识网络”应该改为基本要求。二氧化硫、硫化氢的实验室制备只要求知道反应原理，具体实验不作要求。H2S→S的转化，只要求硫化氢溶液与氯水反应的转化关系，而硫化氢与充足或不充足氧气的燃烧反应及其计算不作要求。“调查研究”栏目中的内容可以作为研究性学习的课题。5．氮氧化物的产生与转化教材中没有专门设置“氮气”一节内容，但“有关氮气的性质和应用”分散应属于基本要求。NO2和N2O4的相互转化不作要求。NOx、O2溶于水的计算只要求简单计算，涉及范围、函数的计算不作要求。教材中图4-12氮气与氧气放电实验，实验效果不理想，且需要较长时间，有条件的学校尽可能作演示实验，没有条件的学校可以播放录像。6．氮肥的生产和使用N2和O2的反应需“放电”的条件，N2和H2的反应需要“高温、高压、催化剂”的条件，说明氮气的稳定的事实，但不宜用氮气分子结构来解释。氨气的实验室制法重点掌握反应原理（基本要求）。在做《实验2》的同时简要介绍实验室制取氨气的发生装置、收集方法、验满等（发展要求）。7．硝酸的性质硝酸氧化性的重点是浓、稀硝酸与铜的反应，以及浓硝酸与炭的反应，活泼金属与不同浓度的硝酸反应规律不作要求。不易过多拓展铜与浓、稀硝酸反应的有关较复杂的定量计算。硝酸工业制法的教学要求与硫酸工业制法的要求相同。发展要求①形成氮及其化合物相互转化的知识网络。②全面、系统地了解元素化合物知识，形成元素化合物的知识网络。四、本专题教学问题的探讨1.突出元素化合物知识的内在联系，建立新的知识体系。硫、氮元素的学习以往是放在元素周期律之后，现在放在元素周期律之前。教学时按元素，不按族进行介绍，要学会用元素的观点认识和研究物质，分析和解决问题元素化合物的性质学习由单一的物质中心学习模式转为两种学习模式兼有，突出通过物质类别间相互反应认识通性，在元素价态转化关系中认识氧化性和还原性的学习模式2.将“裸露”的知识“包装”起来。将元素化合物知识置于真实的情境中，强调化学在生产、生活和社会可持续发展中的重大作用，培养学生学以致用的意识和能力，养成学生关心社会和生活实际的积极态度，强调学生的社会责任感，发展学生的创新精神和实践能力；有利于学生从更加开阔的视野、更加综合的视角、更加深刻地理解科学的价值。“双基”主线和STS主线整合起来教学，以STS主线为载体学习元素化合物的核心知识，防止将物质的性质和用途脱离，将物质用途一带而过或干脆不讲。3.重视实验探究，以实验事实建立物质性质本专题共有实验第一单元“观察与思考”实验共：6个第二单元“观察与思考”实验共：6个；“活动与探究”实验共2个。运用实验探究时要注意：明确实验探究的目的，理解实验设计的原理；学会通过对实验现象的分析去认识物质的性质；体验实验探究的过程，实现过程与方法教学目标。4.如何看待实验室制法苏教版《化学1》p.94写出下列含硫物质转化的化学方程式工业上或实验室用亚硫酸钠与浓硫酸反应制备二氧化硫。实验室用稀硫酸和硫化亚铁反应，制备少量的硫化氢（H2S）气体。苏教版《化学》p.99【实验2】将少量氯化铵晶体与少量氢氧化钙混合后放入试管中，在酒精灯火焰尚微热，用湿润的红色石蕊试纸检验反应产生的气体。不同版本教材对实验室制法的处理苏教版《化学1》(p.40)用浓盐酸与二氧化锰反应制备氯气的实验室装置在“化学史话”栏目中出现。三版增加了“交流与讨论”栏目讨论氯气制备装置中各部分的作用。新课程人教版《化学1》实验室制氨气有具体的实验要求，氯气的实验室制法却没有要求。新课程鲁科版《化学1》在实验室常用氯化铵和氢氧化钙反应制少量氨气，用向下排空气法收集并用湿润的红色石蕊试纸检验氨气是否收集满。但没有具体实验要求。原初中《自然》中实验室用KClO3和MnO2混合加热制氧气现初中《科学》中在MnO2中滴加双氧水制氧气。氢气、二氧化碳的实验室制法只要求反应原理，没有具体的实验装置和实验要求。对实验室制法的看法课程标准中对元素化合物的处理，突破了传统的物质中心模式，不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究物质。关于实验室制法新课标准认为没有太多的实际意义，因此已经不是学习的重点内容。只有能大量获取物质的方法才有实际价值（如从海水中获得的化学物质、从矿物中获取、利用空气资源等合成硫酸、氨气、硝酸等）。实验室制法只要求知道反应原理，要求学生能根据反应物的状态、反应条件和气体密度、溶解性等选择合适的发生装置、收集方法即可，比现行人教版要求明显下降。5.加强对习题的研究，摆脱教辅资料的牵制例1（苏教版《化学1》p.95）二氧化硫是一种酸性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应。反应产物与反应物的量有关，当二氧化硫过量时，生成亚硫酸氢钠；当氢氧化钠过量时，生成亚硫酸钠。写出上述反应的化学方程式某硫酸厂每天排放1.0×104m3（标准状况）尾气，其中含0.2%（体积分数）的SO2，现欲用2.0mol/L氢氧化钠溶液进行处理，每天至少需氢氧化钠溶液多少升？教辅资料上常见下列习题，这种习题难度过大，且主要难在数学处理上，不作要求。在烟道气脱硫制石膏的过程中，中间产物是亚硫酸氢钠。调节烟道气排放的流量，以取得二氧化硫与氢氧化钠间物质的量的最佳比值，从而提高亚硫酸氢钠的产量。现设n(SO2)、n(NaOH)、n(NaHSO3)分别表示二氧化硫、氢氧化钠、亚硫酸氢钠的物质的量，且n(SO2)/n(NaOH)=x，试写出x在不同取值范围时，n(NaHSO4)的值或n(NaHSO3)与n(SO2)、n(NaOH)间的关系。38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用完后，共收集到气体22.4mL（标准状况），反应消耗的HNO3的物质的量可能是（）A.1.0×10-3molB.1.6×10-3molC.2.2×10-3molD.2.4×10-3mol说明：收集到的22.4L气体只看成是NO、NO2的混合气体，但实际上还含有N2O4等气体，因此没有实际意义。这样的题目让学生少做。14g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应，将放出的气体与1.12L（标准状况下）氧气混合通入水中，恰好全部被水吸收，求合金中铜的质量分数？说明：难度过大，可以不做。同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是（）A.V1＞V2＞V3B.V1＞V3＞V2C.V2＞V3＞V1D.V3＞V1＞V2（少做或暂时不作这样的题目，或者到高三复习期间做）将VmLNO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到amL无色气体A，将此无色气体A与等